VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Стремительное развитие технологий в последнее десятилетие привело к такому же быстрому росту в области компьютерной техники и программного обеспечения. И на сегодняшний день от детей требуют все больше знаний, и в будущем от них потребуется большой запас знаний о современных технологиях. Около 60% предложений о работе требуют минимальные знания компьютера. Но, наверное, со временем это требование будет увеличиваться, и поэтому в будущем учащиеся должны будут осваивать современные информационные технологии.

Таким образом, необходимо использовать мультимедийные технологии в образовании для того, чтобы достичь той цели, пред которой ставят педагогов «Концепция модернизации Российского образования» [15] - подготовка разносторонней развитой личности.

Мультимедиа (multimedia) - это современная компьютерная информационная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию (мультипликацию). Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх.

В настоящее время мультимедийных технологий много и они прочно входят в нашу повседневную жизнь и используются в разных областях науки.

Примером мультимедийных технологий является программа 3DStudioMax. Программы трехмерной графики - самые интересные по своим возможностям и сложные по освоению приложения. На сегодняшний день 3DStudioMax является одной из популярных программ по созданию 3D графики.

3dsMax (3DStudioMax) — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционных системах Microsoft Windows и Windows NT (как в 32 битных, так и в 64 битных).

Актуальность данной темы обусловлена тем, что необходимо гармонично развивать будущее поколение в соответствии с государственными требованиями.

Цель курсовой работы: разработать уроки для изучения 3D Studio Max в старшей школе.

Задачи курсовой работы:

1. Разобрать основные понятия трехмерной графики;

2. Рассмотреть возможности программы 3DStudioMax;

3. Изучить учебное пособие для учеников старшей школы;

4. Создать лабораторные работы для детей старшего школьного возраста;

5. Подготовить уроки с применением лабораторных работ.

§ 1. Основные понятия трехмерной графики и возможности 3D Studio Max

История появления 3ds max весьма интересна, а местами даже загадочна. В официальной версии значится, что все начиналось в 1986 году, когда компания Autodesk начала разрабатывать пакет компьютерной анимации. Основными разработчиками были основатель Autodesk Джон Уолкер (John Walker) и Джейми Клей (Jamie Clay). Их детище получило название AutoFix.

В 1988 году Гари Йост (Gary Yost) создал Yost Group, Inc., пригласив в нее Джека Пауэла (Jack Powell) и Тома Хадсона (Tom Hudson). Перед этим он покинул группу Antic, которая разрабатывала программное обеспечение для компьютеров Atari. Сделал он это после переговоров Эриком Лайонсем (Eric Lyons), директором Autodesk по новым проектам. Так Yost Group приступила к работе над Autodesk 3D Studio. Первый релиз программы был анонсирован уже в 1990 году (под DOS).

А вот дальше начинаются некие странности. Доподлинно известно, что пакет 3ds max (3D Studio) не выходил никогда ни под чьим именем кроме Autodesk. Но при этом Хадсон говорит, что права на 3ds Max, Autodesk выкупили только в 2001 году. Вот пусть и думают те, кому нужны курсы 3Dmax, как такое может быть.

Еще нужно добавить, что при упоминании Autodesk Animator часто можно увидеть имя Джима Кента (Jim Kent), который создал Cyber Paint, программу 2D графики и анимации для Atari ST. Это он, якобы, создал исходный код Animator. Но ведь в то время Кент не имел прямого отношения к Yost Group, работтая непосредственно в Autodesk. Вобщем, история непонятная.

Дальше, правда, уже все несколько понятнее. В 1996 году, в апреле, выходит анонсированная версия 3D Studio под Windows. Теперь она называется D Studio MAX. А в сентябре 1997 года в продажу поступает 3D Studio MAX 2.0. С тех пор Autodesk выпускают новую версию прграммы не реже раза в год, на данный момент мы имеем 16 основных релизов.

Еще интересно заметить, что в странах Северной Америки стоимость любого нового релиза всегда составляет одну и ту же цифру — 3 495 долларов.

Еще нужно обратить внимание на то, что 3Д Макс существует строго говоря в двух видах — 3ds Max и 3ds Max Design. Первый вариант предназначен для специалистов в области разработки анимации и графики. Второй — для дизайнеров, архитекторов и инженеров.

Редакторами трехмерной графики или 3D-редакторами называются программы, которые используются для создания трехмерной графики. 3D Studio Max 2012 является примером таких программ.

В результате работы в таком редакторе получиться анимационный ролик или статическое изображение, просчитанное программой. Чтобы получить трехмерное изображение объекта, необходимо создать в программе его объемную модель.

Замена одного объекта (процесса или явления) другим, но сохраняющим все существенные свойства исходного объекта (процесса или явления), называется моделирование, а сам заменяющий объект моделью исходного объекта [8].

Панель инструментов - один из элементов графического интерфейса пользователя, предназначенный для выполнения инструментальных функций и управления программой [7].

Использование панели инструментов - один из наиболее удобных способов выполнения большинства команд, для чего достаточно одного щелчка кнопкой мыши на значке, расположенном на панели инструментов.

В верхней части окна программы расположено главное меню, а под ним - панель инструментов Main Toolbar (Основная панель инструментов).

Рисунок 1. Основная панель инструментов

Пункты главного меню частично повторяют инструменты и команды основной панели инструментов, а также панели Command Panel (Командная панель).

Рисунок 2. Командная панель

Основные настройки объектов сосредоточены в свитках вкладок командной панели. Свитки - сгруппированные по определенным признакам настройки, имеющие в качестве заголовка кнопку шириной во всю ширину свитка [4].

Рисунок 3. Свитки

Модель объекта 3D Studio Max 2012 отображается в четырех окнах проекции. Такое отображение трехмерной модели используется во многих редакторах трехмерной графики и дает наиболее полное представление о геометрии объекта. Это выглядит как чертежи деталей: объект представлен сверху, сбоку и слева.

Интерфейс 3D Studio Max 2012 похож на чертеж, только в программе каждое окно проекции можно изменять и видеть, как выглядит объект сверху, слева, снизу, справа. Так же можно вращать все виртуально пространство в окнах проекций вместе с созданными в нем объектами. Работа в 3D Studio Max 2012 напоминает компьютерную игру, в которой пользователь передвигается в нем между объектами, изменяет их форму, поворачивает, приближает.

Виртуальное пространство, в котором работает пользователь 3ds Max 2012, называется трехмерной сценой.То, что вы видите в окнах проекций, - это отображение рабочей сцены.

Работа с трехмерной графикой очень похожа на съемку фильма, при этом разработчик выступает в роли режиссера. Ему приходится расставлять декорации сцены (то есть создавать трехмерные модели и выбирать положение для них), устанавливать освещение, управлять движением трехмерных тел, выбирать точку, с которой будет производиться съемка фильма, и т.д.

Любые трехмерные объекты в программе создаются на основе имеющихся простейших примитивов - куба, сферы, тора и других. Создание трехмерных объектов в программе называется моделирование. Для отображения простых и сложных объектов 3ds Max 2012 использует так называемую полигональную сетку, которая состоит из мельчайших элементов - полигонов. Чем сложнее геометрическая фора объекта, тем больше в нем полигонов и тем больше времени требуется компьютеру для просчета изображения. Если присмотреться к полигональной сетке, то в местах соприкосновения полигонов можно заметить острые ребра, поэтому, чем больше полигонов содержится в оболочке объекта, тем более сглаженной выглядит геометрия тела. Сетку любого объекта можно редактировать, перемещать, удаляя и добавляя ее грани, ребра и вершины. Такой способ создания трехмерных объектов называется моделирование на уровне подобъектов [5].

В жизни все предметы, которые находятся вокруг нас, имею свои характерные особенности поверхности и фактуру – шершавость, зеркальность, прозрачность и так далее. В окнах проекций 3ds Max 2012 видны лишь оболочки объектов без учета всех этих свойств, поэтому изображение в окне проекции выглядит далеко от реалистичного. Для каждого объекта в программе можно создать свой материал – набор параметров, характеризующие некоторые физические свойства объекта [1]. Чтобы получить просчитанное изображение в 3ds Max 2012, трехмерную сцену необходимо визуализировать. При этом будут учтены освещенность и физические свойства объектов. Созданная в окне проекции трехмерная сцена визуализируется либо непосредственно из окна проекции, либо через объектив виртуальной камеры. Виртуальная камера представляет собой вспомогательный объект, который обозначает в сцене точку, из которой можно произвести визуализацию проекта. Для чего нужна виртуальная камера? Визуализируя изображение через объектив виртуальной камеры, можно изменять положение точки съемки. Подобного эффекта невозможно добиться, визуализируя сцену из окна проекции. Кроме этого, виртуальная камера позволяет использовать в сценах специфические эффекты, похожие на те, которые можно получить с помощью настоящей камеры (например, эффект глубины резкости).

Качество полученного в результате визуализации изображения во многом зависит от освещения сцены. Когда происходят съемки настоящего фильма, стараются подобрать наиболее удачное положение осветительных приборов таким образом, чтобы главный объект был равномерно освещен со всех сторон, и при этом освещение съемочной площадки выглядело естественно.

Программа 3ds Max 2012 позволяет устанавливать освещение трехмерной сцены, используя виртуальные источники света - направленные и всенаправленные. Источники света являются такими же вспомогательными объектами, как виртуальные камеры. Их можно анимировать, изменять их положение в пространстве, управлять цветом и яркостью света. Еще одна важная деталь, благодаря которой источники света придают сцене большую реалистичность, - отбрасываемые объектами тени [11].

Работать с источниками света бывает порой очень сложно, поскольку не всегда удается правильно осветить трехмерную сцену. Например, слишком яркие источники света создают сильные и неправдоподобные блики на трехмерных объектах, а большое количество теней, направленных в разные стороны, выглядит неестественно.

3D Studio Max дает возможность воплотить в жизнь фактически любой замысел, почти любую фантазию, каждый объект с удивительной фотографической достоверностью, благодаря которой зритель не сможет усомниться в существовании данного предмета в реальности. К примеру, с ее помощью можно «достроить» недостроенный дом или «показать» прошлое и будущее целого мегаполиса. Поэтому трехмерная графика с момента появления стала неотъемлемой частью любой достойной маркетинговой компании.

Трехмерная графика применяется во многих областях науки. В геометрии с помощью 3D Studio Max можно изучить стереометрию, в физике продемонстрировать некоторые физические явления, в химии наглядно показать строение молекул. Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.

Самое широкое применение — во многих современных компьютерных играх, а также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.

3D Studio Max обычно имеет дело с виртуальным, воображаемым трёхмерным пространством, которое отображается на плоской, двухмерной поверхности дисплея или листа бумаги.

3D Studio Max позволяет создавать трехмерные макеты различных объектов, повторяя их геометрическую форму и имитируя материал, из которого они созданы. Чтобы получить полное представление об определенном объекте, необходимо осмотреть его со всех сторон, с разных точек, при различном освещении, все это позволяет сделать данная программа. Так же она позволяет создать демонстрационный ролик, в котором будет запечатлена виртуальная прогулка по этажам будущего коттеджа, который только начинает строиться.

3ds Max располагает обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трёхмерных компьютерных моделей, реальных или фантастических объектов окружающего мира, с использованием разнообразных техник и механизмов, включающих следующие:

• полигональное моделирование, в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) — это самый распространённый метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр.

Как правило, моделирование сложных объектов с последующим преобразованием в Editable poly начинается с построения параметрического объекта «Box», и поэтому способ моделирования общепринято называется «Box modeling»;

• моделирование на основе неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS) (следует отметить, что NURBS-моделирование в 3ds Max-е настолько примитивное что никто этим методом практически не пользуется);

• моделирование на основе т. н. «сеток кусков» или поверхностей Безье (Editable patch) — подходит для моделирования тел вращения;

• моделирование с использованием встроенных библиотек стандартных параметрических объектов (примитивов) и модификаторов.

• моделирование на основе сплайнов (Spline) с последующим применением модификатора Surface — примитивный аналог NURBS, удобный, однако, для создания объектов со сложными перетекающими формами, которые трудно создать методами полигонального моделирования.

• моделирование на основе сплайнов с последующим применением модификаторов Extrude, Lathe, Bevel Profile или создания на основе сплайнов объектов Loft. Этот метод широко применяется для архитектурного моделирования.

Методы моделирования могут сочетаться друг с другом.Моделирование на основе стандартных объектов, как правило, является основным методом моделирования и служит отправной точкой для создания объектов сложной структуры, что связано с использованием примитивов в сочетании друг с другом как элементарных частей составных объектов.

Стандартный объект «Чайник» (Teapot) входит в этот набор в силу исторических причин: он используется для тестов материалов и освещения в сцене, и, кроме того, давно стал своеобразным символом трёхмерной графики.

В 3D Studio Max можно:

• присвоить персонажам убедительную манеру ходьбы, бега, поворотов, сидения и прохождения мимо других персонажей или объектов.

• создавать правдоподобных персонажей и высококачественную анимацию с помощью передового набора инструментов 3ds Max для 3D-анимации. Благодаря интегрированным наборам инструментов для анимации обычных и двуногих персонажей (CAT) создавать и редактировать анимированных персонажей можно быстрее и проще.

• просмотреть облако точек с использованием полной палитры цветов True Color на видовом экране 3ds Max, интерактивно настроить границы отображения облака и создать новую геометрию в контексте путем привязки к вершинам облака точек.

• создавать высококачественные изображения за меньшее время с помощью мощных и гибких инструментов 3ds Max для 3D-визуализации.

• создавать великолепные модели и динамические эффекты с помощью высокопроизводительных инструментариев 3ds Max. Унифицированная система вычислительных потоков MassFX для моделирования, мощная система моделирования движения частиц и встроенные инструментарии для работы с волосами и мехом позволяют вдохнуть жизнь в сцены.

3ds Max обладает довольно обширной базой стандартных средств, облегчающих моделирование всевозможных спецэффектов. Помимо стандартной базы существует масса дополнительных средств (плагинов) позволяющих не только создавать значительно более реалистичные эффекты огня, воды, дыма, но содержащие дополнительные инструменты моделирования. Плагины являются внешними встраиваемыми модулями, которые продаются отдельно от пакета 3ds Max или же распространяются бесплатно через Интернет. Данные программы создаются как крупными компаниями, специализирующимися по разработке программного обеспечения, так и простыми разработчиками-энтузиастами. Дополнительных модулей для 3ds Max настолько много, что количество инструментов предлагаемых ими во много раз превосходит комплект стандартных средств 3ds Max. Плагины упрощают выполнение многих задач — например, позволяют расходовать меньше времени на просчёт визуализации (за счёт более усовершенствованных подключаемых визуализаторов) или ускоряют моделирование объектов, благодаря разнообразным модификаторам и дополнительным функциональным возможностям. Такие дополнительные модули как Particle Flow, Cloth FX, Reactor, — стали настолько популярны, что было решено интегрировать их в программу 3ds Max и теперь они являются частью программы. Ниже представлен список некоторых плагинов для 3ds Max:

• FumeFX — фотореалистичные эффекты огня, языков пламени, дыма и т. д.

• DreamScape — реалистичные ландшафты, горы, небо, атмосферные эффекты и т. д.

• AfterBurn — фотореалистичные эффекты облаков, дыма, взрыва и т. д.

• RealFlow — фотореалистичные эффекты воды, всплески, туман, пена, водопады, фонтаны, волны и т. д.

• GrowFX — растения любого вида: от пальм и лиан до сосен, от цветов до крупных широколиственных деревьев и т. д. Каждое растение созданное с помощью этого плагина можно свободно анимировать.

MAXScript — это встроенный в 3ds Max язык макропрограммирования, обеспечивающий пользователям следующие возможности:

• создание сценариев (скриптов) хранящихся в файлах типа *.ms, которые воспроизводят все функциональные возможности 3ds Max, такие как построение геометрических моделей, расстановка осветителей и камер, назначение материалов, визуализация и анимация объектов сцены;

• создание макросов, хранящихся в файлах типа *.mcr и описывающих свойства новых кнопок на панелях инструментов;

• создание ваших собственных свитков для командной панели Utilities (Утилиты) и окон диалога, имеющих стандартный для программы интерфейс;

• написание собственных модулей для работы с сетчатыми оболочками;

• организация обмена данными с другими приложениями Windows посредством механизма OLE;

• автоматическая запись всех действий, производимых пользователем, в виде набора макрокоманд и т. д

Таким образом, мы сделали следующее:

• рассмотрели понятийный аппарат трехмерной графики,

• выделили следующие определения: 3D-редакторы,трехмерная сцена, моделирование на уровне подобъектов. Самые необходимые термины для изучения 3D моделирования в 3ds Max.

• рассмотрели основные возможности трехмерной графики в 3ds Max и области применения.

§ 2. Изучение графических редакторов в курсе Информатики и ИКТ

У трехмерной графики очень широкая сфера применения - научные исследования, моделирование физических задач, разработка дизайна, создание видеоигр, проектирование трехмерных макетов и т. д.

3ds Max - это редактор трехмерной графики, позволяющий создавать трехмерные модели и анимацию с ними. Трехмерную модель можно вращать, рассматривая с разных сторон.

3ds Max – это эффективное решение для 3D моделирования, анимации и рендеринга, применяемое в сфере компьютерных игр, кино, телевидения и цифровой печати (именно так характеризуют 3ds Max его создатели, компания Autodesk). Т.е. 3D Max – программный пакет для работы с 3D графикой и анимацией. Наряду с Maya, Houdini, Blender и т.д. Но именно 3D Max завладел сердцами российских школьников.

Тому есть три простых объяснения.

Во-первых, 3D Max давно появился. Некоторая часть 3D художников еще помнит 3D Studio под DOS.

Во-вторых, 3D Max относительно легко доступен на просторах нашей необъятной Родины. Только Яндекс выдает 478 тысяч страниц по запросу «3ds Max скачать бесплатно», что уж говорить про компьютерные рынки или недавние развалы возле метро. Портал Мир 3D всегда выступал за лицензионное программное обеспечение, но факт остается фактом.

В-третьих, 3D Max относительно прост. Тут надо отметить, что все пакеты 3Dмоделирования, анимации и пост-продакшн весьма сложны. Великий Photoshop, по сравнению с ними, представляется детской игрушкой в песочнице. Нет, для того, чтобы стать специалистом в любой программе компьютерной графики надо время, большой труд и склонности, но просто во всех 3D пакетах какое-то совершенно дикое количество всяких кнопочек, меню и менюшечек, и прочих настроечек. И при этом они все, временами самым загадочным образом, влияют друг на друга.

Проект Федерального компонента государственного образовательного стандарта по информатике предусматривает реализацию теоретического и практического компонентов теории моделирования пространственных объектов средствами трёхмерной компьютерной графики в школьном курсе информатики и информационных технологий. Трёхмерная компьютерная графика и процесс моделирования применяются в различных сферах человеческой деятельности, например, в машиностроении и архитектуре при проектировании машин, сооружений и интерьеров, при разработке специализированных инструментальных средств трёхмерного моделирования и компьютерных игр, при подготовке рекламных и научно-популярных клипов, создании мультфильмов. Общество предъявляет высокие требования к уровню подготовки человека, начинающего свой профессиональный путь в выше перечисленных сферах деятельности, что позволяет говорить о целесообразности обучения трёхмерному компьютерному моделированию в профильной школе.

Обучение компьютерному моделированию предусматривалось в предмете информатики уже на начальном этапе его внедрения в школу (А.Г. Гейн, В.Г. Житомирский, Б.В. Линецкий и др.). Н.В. Макаровой и Ю.А. Титовой разработана методика обучения моделированию и уточнено содержание обучения этому разделу, а именно: схема этапов моделирования, определение объекта моделирования, рассмотрение понятий объект, модель, система и др. Ю.А. Титовой разработана методика обучения двумерной компьютерной графике для учащихся основной школы. Разработкой элективных курсов в области компьютерного моделирования и компьютерной графики дня старших классов профильной школы занимались Л.А. Залогова, М.Ю. Монахов, С.Л Солодов, Г.Е. Монахова, А.В Копыльцов, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер. Построением методической системы обучения векторной графике и её реализацией в форме учебного спецкурса на этапе профильного обучения выполнено О.Ю. Илья-шенко. В.В. Александрова разработала методику обучения трехмерному моделированию с использованием конечного набора базовых форм для условий дополнительного образования.

В исследовании Е.Ю. Тихомировой выявлены условия использования компьютерного сопровождения процесса изучения геометрического материала для развития обобщенных пространственных представлений учащихся. В этом исследовании разработана методика, включающая этап трёхмерного компьютерного моделирования при обучении геометрическому материалу в 1 - б классах.

В ходе исследования учебников, используемых для преподавания в школе растровых редакторов, удалось выделить несколько.

В основу учебников Макаровой Н.В. «Информатика. 10 класс» [3] заложена идея подготовки пользователя компьютера, владеющего базовой технологией работы в офисе. Учебник состоит из шести глав. Глава «Информация и информационные процессы» содержит параграф «Представление нечисловой информации в компьютере». В данном параграфе есть тема «Представление графической информации в компьютере». Здесь рассматриваются следующие понятия: растровое изображение, объем растрового изображения, глубина цвета, объем графического файла, формат графического файла (BMP, GIF, TIFF, JPEG, PCX), векторное изображение, графический примитив. Глава под названием «Информационная технология работы с объектами текстового документа» содержит практикум «Создание и редактирование графических изображений», в котором рассматриваются следующие вопросы: создание и редактирование графических изображений, виды компьютерной графики, положение графического изображения в тексте, особенности создания векторного изображения в среде Word 2003. В практикуме содержится сравнительная характеристика растровой и векторной графики, в которой рассматриваются вопросы построения, редактирования, масштабирования и применения графики. Практикум содержит контрольные вопросы и 5 заданий. Это не отдельный практикум, а часть практикума по подготовке текстовых документов для дальнейшей проектной работы.

В учебнике Макаровой Н. В. «Информатика. 11 класс» [12] теории и практики по компьютерной графике нет.

В учебнике Угриновича Н. Д. «Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов» [5] растровой и векторной графике отведена глава 7, которая называется «Технология обработки графической информации». Глава разделена на три части: растровая и векторная графика; графические редакторы; система автоматизированного проектирования КОМПАС-3D. В первой части рассматривается растровая и векторная графика, форматы графических файлов. Вводится понятия растр, пиксель, битовая глубина, графический примитив и алгоритм сжатия. Во второй части содержатся параграфы, посвященные растровым и векторным графическим редакторам. Растровый редактор на примере Paint и векторный редактор, входящий в состав текстового редактора Word. Вводится понятие графический редактор. Каждый параграф содержит контрольные вопросы, упражнения или практические задания.

Учебник для 10 класса Бешенкова С.А., Ракитиной Е.А. «Систематический курс» [8] содержит один параграф 3.11 «Представление графической информации» с изложением теоретического материала на трех уровнях: понять, знать, уметь. Содержание уровня «понять» повторяет изученный в основной школе материал и расширяется за счет изучения вопросов трехмерной графики, анимационных эффектов. Уровень «знать» выделяет главное из предыдущего текста. Уровень «уметь» содержит всего пять заданий, которые можно отнести к качественным задачам, расчетным и исследовательским практическим заданиям.

Учебник для 11 класса Бешенкова С.А.,. Ракитиной Е.А «Систематический курс» [10] не содержит теоретического и практического материала по обучению компьютерной графики.

В учебниках Семакина И.Г. и Е.К. Хеннера «Информатика 10-11 класс» теории по графике нет и отдельных практических работ тоже нет. Графика внедрена в практические работы по другим темам: инструментальные средства для рисования в текстовом процессоре, создание презентаций и сайта.

Минимальные представления о растровых изображениях и программах работающих с ними в рамках школьного курса дает учебник Угриновича Н. Д. «Информатика и ИКТ: учебник для 9 класса» .

Этот учебник дает общее представление о растровом изображении и работе с ними в рамках главы «Кодирование и обработка графической и мультимедийной информации». Данному вопросу в учебнике уделено 39 страниц, что достаточно мало для изучения работы с каким-то конкретным редактором. Учебник написан сложным для ученика 9-го класса языком и в то же время недостаточен для получения объема знаний, необходимого для создания образов и изображений и их редактирования.

В учебниках Фиошина М. Е., Рессина А. А., Юнусова С. М. «Информатика и ИКТ. 10-11 класс. Профильный уровень» теории по графике нет и отдельных практических работ тоже нет.

Более полно работа с графическими редакторами описана в специализированных учебных пособиях.

Таким образом, проанализировав учебники школьной программы, можно сделать выводы:

В учебнике Макаровой Н.В. «Информатика. 10 класс» содержатся понятия и сравнение растровой и векторной графики и небольшой практикум.

В учебнике Макаровой Н. В. «Информатика. 11 класс» теории и практики по компьютерной графике нет.

Создание рисунков в векторном редакторе, встроенном в текстовый редактор Word и в растровом редакторе на примере Paint рассмотрено в учебнике Н. Угриновича «Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов». Рассматривается растровая и векторная графика, форматы графических файлов.

Учебник для 10-го класса С.А. Бешенкова, Е.А. Ракитиной «Систематический курс» содержит один параграф 3.11 «Представление графической информации». Рассматриваются понятия растрового и векторного изображения. Затем материал расширяется за счет изучения вопросов трехмерной графики и анимационных эффектов. В параграфе содержится 5 заданий.

Учебник для 11 класса С.А. Бешенкова, Е.А. Ракитиной «Систематический курс» не содержит теоретического и практического материала по обучению компьютерной графики.

Минимальные представления о растровых изображениях и программах работающих с ними дает учебник Угриновича Н. Д. «Информатика и ИКТ: учебник для 9 класса». Этот учебник дает общее представление о растровом изображении и работе с ними в рамках главы «Кодирование и обработка графической и мультимедийной информации». Учебник написан сложным для ученика 9-го класса языком и в то же время недостаточен для получения объема знаний, необходимого для создания изображений и их редактирования.

В учебниках Фиошина М. Е, Рессина А. А., Юнусова С. М. «Информатика и ИКТ. 10-11 класс. Профильный уровень» теории по графике нет и отдельных практических работ тоже нет.

Таким образом, мы изучили учебные пособия по курсу информатика и ИКТ, определили, в каких учебниках идет более глубокое изучение графики;

Проведенный анализ учебной литературы показал, что 3D Studio Max в рамках школьной программы не рассматривается, хотя и представляют интерес у учащихся. Наблюдается явный недостаток практических заданий, поэтому требуется использование практикумов других авторов. Изучение этой темы обычно вводится по инициативе преподавателя и изучается на основе разработанных им пособий.

§ 3. Подготовка урока с применением лабораторных работ

В школах на изучение «Компьютерной графики» отводиться 8 часов, из них на «Трехмерную графику» - 3 часа.

В последнее время лабораторные работы очень часто применяются на уроках для того, что бы даваемый материал усваивался лучше, поэтому два урока будут с применением лабораторных работ

Разработаем три плана уроков по информатике на тему «Трехмерная графика»:

• 1 урок – лекция;

• 2 урок – лабораторная работа;

• 3 урок – лабораторная работа.

Для второго и третьего уроков необходимы лабораторные работы, поэтому разработаем их.

Лабораторная работа №1

«Создание моделей при помощи примитивов»

Цель лабораторной работы: освоить создание моделей в программе 3D Studio Max при помощи примитивов.

В данной работе Вам необходимо создать маленький «Храм Артемиды»

1. Создайте основание будущей колонны. Для этого воспользуйтесь примитивом Create – Standart Primitives(Стандартные примитивы) Cone (Конус);

Рисунок 4. Конус

1. Пропишите конусу точные размеры и точные координаты в пространстве. Для этого перейдите в закладку Modifi и четко напишите: нижний радиус Radius 1 - 60, верхний радиус Radius 2 – 30 и высота (Height) – 40;

Рисунок 5. Параметры

1. Измените цвет. Для этого в той же закладке Modifi кликните по кнопке выбора цвета и выберите любой из предложенных;

2. Теперь на основании «возведем» колонну. Для этого воспользуйтесь стандартным примитивом Cylinder (Цилиндр). Пропишите его точные размеры: Radius – 30, Height – 260;

3. Колонну поставьте на основание. Для этого выберите Select and Move и в строке состояния напишите координаты X=Y=0, Z=40;

Рисунок 6. Колонна

1. Сгруппируйте основание и колонну. Для этого выделите конус и цилиндр и в верхнем меню в пункте Group выполните Group после чего введите имя группы Column;

2. Создайте 2 копии этой колонны. Для этого выделите колонну и с нажатой кнопкой Shift перемещайте его в новые координаты, то же самое проделайте еще раз. Для одной колонны задайте параметр Х = -200, для другой Х = 200;

3. Теперь для удобства сгруппируйте три колонны, и делайте копии сразу трех колонн, что бы получилось так, как показано на Рисунке 1;

Рисунок 7 Расположение колонн

1. Из стандартного примитива Рамка (Box) создадим основание для "храма". Установив длину(Lenght) = 960, Ширину (Width) = 560, Высоту (Height) = 40. Координаты X=0, Y=400, Z=-40;

Рисунок 8. Возведение основания

1. С помощью примитива Pyramid (пирамида) создайте крышу. Длину(Lenght) = 600, Глубина (Depth) = 1000, Высоту (Height) = 100. Координаты X=0, Y=400, Z=340.

Рисунок 9. Готовый храм

Лабораторная работа №2

«Создание моделей при помощи сплайнов»

Цель лабораторной работы: освоить создание моделей в программе 3D Studio Max при помощи сплайнов.

В данной работе вам необходимо будет создать рюмку с помощью сплайнов.

1. Для начала создайте исходный сплайн для будущей рюмки, как показано на Рисунке 2;

Рисунок 10 Пример сплайна

1. Выделив исходный сплайн, переходим в Modify и развернем список Modifier List. В списке находим Lathe (тело вращения);

Рисунок 11.

1. Измените положение оси вращения. Для этого перейдите в Modify и в свитке Parameters (параметры) меняйте выравнивание оси относительно сплайна (Min, Center, Max);

2. Затем переедите в окно (перспектива) на заголовке окна нажмите правую кнопку и в появившемся контекстовом меню выберите Configure, затем в закладке Rendering Method поставьте галочку.

Рисунок 12. Готовая рюмка

Перейдем к разработке планов уроков.

Урок№1: «Знакомство с трехмерной графикой на примере 3D Studio Max»

Цели урока:

• Ознакомить учащихся с основными объектами 3D Studio Max;

• Развить память и внимание учащихся;

Тип урока: Лекция.

Ход урока:

1. Организационный момент:

Сегодня наше занятие посвящено изучению трехмерной графики. Мы рассмотрим с помощью чего в ней можно создавать модели в программе 3D Studio Max.

1. Объяснение материала с сопровождением презентации (смотри Приложение А):

Компьютерная графика – это раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями.

Различают четыре вида компьютерной графики:

• растровая графика;

• векторная графика;

• трёхмерная

• фрактальная графика.

Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов, предназначенных для изображения объёмных объектов.

Примером создания трехмерной графики служит программа 3dsMax

3dsMax (3DStudioMax) — полнофункциональная профессиональная программная система для создания и редактирования трёхмерной графики и анимации, разработанная компанией Autodesk. Содержит самые современные средства для художников и специалистов в области мультимедиа. Работает в операционных системах Microsoft Windows и Windows NT (как в 32 битных, так и в 64 битных).

В 3ds Max 2012 моделирование трехмерных объектов можно осуществить при помощи:

• примитивов;

• сплайнов;

Примитивы служат инструментами построения и моделирования при создании составных объектов [6].

Простыми геометрическими примитивами (категория Standard Primitives (Простые примитивы)) в 3ds Max являются следующие объекты.

Рисунок 13. Слайд презентации

В число сложных примитивов (категория Extended Primitives (Улучшенные примитивы)) входят объекты, которые представлены на слайде

Один из эффективных способов создания трехмерных моделей - использование техники сплайнового моделирования. В конечном итоге создание модели при помощи сплайнов (трехмерных кривых) сводится к построению сплайнового каркаса, на основе которого создается огибающая трехмерная геометрическая поверхность.

Сплайны - это двумерные примитивы (например, линия, окружность, текст), имеющие, как и трехмерные, различные параметры задания форм [6].

Сплайновые примитивы представляют собой такой же рабочий материал, как и простейшие трехмерные объекты, создаваемые в 3ds Max 2012. Сплайновый инструментарий программы включает в себя следующие фигуры:

Доступны также дополнительные сплайновые объекты, которые отличаются сложной формой и гибкими настройками. Благодаря этому, изменяя значения параметров, можно получать объекты самой разнообразной формы. Объекты такой формы часто используются в архитектуре

1. Подведение итогов урока.

Урок№2: «Закрепление полученных знаний»

Цели урока:

• Закрепить знание учащихся по темам «Трехмерная графика» и «3D Studio Max»;

• Развить логическое мышление и воображение учащихся;

• Приучить учащихся к самостоятельной работе.

Тип урока: Лабораторная работа.

Ход урока:

1. Организационный момент:

На прошлых занятиях мы изучали трехмерную графику, а сегодня мы закрепим наши знания по данной теме. Наш сегодняшний урок посвящен выполнению лабораторной работы по теме «Создание моделей при помощи примитивов». Задание находиться в папке на «Рабочем столе».

1. Выполнение учащимися лабораторной работы

2. Подведение итогов урока:

По окончанию урока, предложить детям заполнить следующую анкету:

Ответьте на вопросы из левой колонки, выбрав один из предложенных вариантов справа:

На уроке я работал Своей работой на уроке я Урок для меня показался За урок я Материал урока мне был

Активно пассивно Доволен не доволен Длинным коротким Не устал устал Понятен не понятен Полезен бесполезен Интересен скучен Легким трудным

Ответьте на вопросы, записав ответ в свободной форме:

Что было самым трудным?

Что больше всего вам понравилось?

Какую, по-вашему мнению, вы заслужили оценку?

Урок№3: «Закрепление полученных знаний»

Цели урока:

• Закрепить знание учащихся по темам «Трехмерная графика» и «3D Studio Max»;

• Развить логическое мышление и воображение учащихся;

• Приучить учащихся к самостоятельной работе.

Тип урока: Лабораторная работа.

Ход урока:

1. Организационный момент:

На прошлых занятиях мы изучали трехмерную графику, а сегодня мы закрепим наши знания по данной теме. Наш сегодняшний урок посвящен выполнению лабораторной работы по теме «Создание моделей при помощи сплайнов». Задание находиться в папке на «Рабочем столе».

1. Выполнение учащимися лабораторной работы

2. Подведение итогов урока:

По окончанию урока, предложить детям заполнить следующую анкету:

Ответьте на вопросы из левой колонки, выбрав один из предложенных вариантов справа:

На уроке я работал Своей работой на уроке я Урок для меня показался За урок я Материал урока мне был

Активно пассивно Доволен не доволен Длинным коротким Не устал устал Понятен не понятен Полезен бесполезен Интересен скучен Легким трудным

Ответьте на вопросы, записав ответ в свободной форме:

Что было самым трудным?

Что больше всего вам понравилось?

Какую, по-вашему мнению, вы заслужили оценку?

Таким образом, мы разработали лабораторные работы и создали план урока с их применением.

Заключение

Трехмерная графика и анимация, открывающие двери в захватывающий мир виртуальной реальности, занимают особое место среди компьютерных технологий, а пакет 3D Studio MAX является самым популярным среди приложений для трехмерного моделирования, анимации и рендеринга. Он обладает всеми необходимыми средствами для создания игровых миров и анимационных роликов и потому используется большинством разработчиков компьютерных игр и незаменим в компьютерной мультипликации и художественной анимации. Нет ни каких сомнений, что у этой программы большие перспективы, так как в связи с всеобщей компьютеризацией во многих сферах, работу связанную с графикой упростили и ускорили. Отсюда видна актуальность знаний об МАХ 6.0 (или подобного характера программ) и умения ею пользоваться, вследствие чего просто необходимо внедрять программы обучения работы с 3D графикой в ранней стадии обучения работе на компьютере. Она привлекает не только профессионалов, но и детей школьного возраста. Но самостоятельное изучение очень сложно, поэтому есть необходимость ввести 3D Studio MAX в школьную программу.

Любой учитель, преподающий предметы естественного направления и математику, может пожаловаться на недостаток наглядных пособий, приборов для фронтальных демонстраций, моделей и прочего оборудования, призванного:

1. повысить уровень внимания школьников,

2. облегчить понимание и усвоение материала,

3. обогатить методическую базу преподавания.

Все перечисленные выше пункты так или иначе связаны друг с другом, и изменение уровня одного из них является либо причиной, либо следствием других.

Целью курсовой роботы стояла разработка уроков.

Для решения первой задачи была изучить литературу и интернет источники и разобрать основные понятия трехмерной графики для того, что бы изучение 3D Studio Max было проще и эффективней.

Второй задачей ставило изучение возможностей 3D Studio Max. Так же изучив литературу, выделили основные возможности:

• Создание реалистичных объектов;

• Создание высококачественных изображений;

• Придание объектам реалистичное движение.

Третья стояла задача изучения учебных пособий по курсу Информатики и ИКТ для выявления учебника с более глубоким изучением. На основе этого мы сделали выводы, что изучение трехмерной графики в школах происходит поверхностно.

Четвертая задача состояла в том, чтобы разработать пример лабораторных работ для детей старшего школьного возраста. Создав две лабораторные работы, мы перешли к разработке уроков с применением этих работ, это было пятой задачей.

Таким образом, поставленная цель: разработать уроки для учеников старшей школы, была достигнута путем решения задач.

Список используемых источников

1. 3D Studio MAX Искусство трехмерной анимации Platinum Edition (+CD). / Ким Ли: Диасофт-ЮП, 2005. - 887 c.

2. 3D Studio VIZ для дизайнера. / Хаббелл Д., Бордмэн Т.: ДиаСофт, 2004. - 663 c.

3. Батршина Г.С. Развитие познавательных способностей младших школьников средствами графического редактора: к изучению дисциплины / О. Б. Богомолова, Д. Ю. Усенков // Информатика в начальной школе. - 2011. - № 4. - С. 17-31

4. Билл Флеминг. Создание трехмерных персонажей. Уроки мастерства: пер. с англ. / М.: ДМК, 2005. - 448 с.: ил. (Серия "Для дизайнеров").

5. Бондаренко С.В., Бондаренко М. Ю.3ds Max 2008. Библиотека пользователя (+CD). - Диалектика, 2008. - 560 с.: ил.

6. Бондаренко С.В., Бондаренко М.Ю. Autodesk 3ds Max 2008.3D Studio MAX 2008. Краткое руководство. - Диалектика, 2008. - 144 с.: ил. - (Серия "Краткое руководство").

7. Бондаренко С.В., Бондаренко М. Ю.3ds Max 8. Библиотека пользователя (+CD). - СПб.: Питер, 2006. - 608 с: ил. - (Серия "Библиотека пользователя").

8. Босова Л.Л. Исследовательская деятельность на уроках информатики в V-VI классах [Текст] : к изучению дисциплины / Л.Л. Босова // Информатика и образование. - 2006. - №6. - С. 36-42

9. Верстак В. А.3ds Max 8. Секреты мастерства (+CD). - СПб.: Питер, 2006. - 672 с.: ил.

10. Дуванов А.А. Основы WEB-дизайна и школьного сайтостроительства: материалы о Школе / А.А. Дуванов // Информатика (ПС). - 2005. - №21. - С. 3-16

11. Информатика: Учеб. Для 10-11 кл. общеобразоват. Учреждений / А.Г. Гейн, А.И. Сенокосов, Н.А. Юнерман. - 4-е изд. - М.: Просвещение, 2003. - 225 с.: ил.

12. Келли Л. Мэрдок. Autodesk 3ds Max 9. Библия пользователя.3D Studio MAX 9 (+DVD). - Диалектика, 2008. - 1344 с.: ил. - (Серия "Библия пользователя").

13. Маров М. Н.3ds max. Моделирование трехмерных сцен (+СD). - СПб.: Питер, 2005. - 560 с.: ил.

14. Пономарёва Ж.Ю. Лабораторные работы по изучению возможностей графического редактора Adobe Photoshop: к изучению дисциплины / Ж. Ю. Пономарёва // Информатика в школе. - 2011. - №6. - С. 29-32.

15. Российское образование. Федеральный портал – [Электронный ресурс] URL: http://www.edu.ru/db/mo/Data/d_02/393.html Режим доступа: (дата обращения 17. 05.2014)

16. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: В 2ч. Ч.1: Основы информатики и информационных технологий. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 320 с.

Код для цитирования: Скопировать